バイデン大統領が発表した直後 最初の画像 11 月 XNUMX 日にジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) から、 マッシモ・パスカル そして彼のチームは行動を起こしました。
カリフォルニア大学バークレー校の天体物理学者 Pascale と 14 人の協力者が Slack を介して調整し、作業を分担しました。 この画像は、空のピン刺しサイズの部分にある何千もの銀河を示しており、その一部は、中心の銀河団の周りで光が曲がっているため拡大されています。 チームは、最初の JWST 科学論文を公開することを期待して、画像の精査に取り掛かりました。 「私たちはノンストップで働きました」とパスカルは言いました。 「脱出室のようだった」
XNUMX 日後、科学者が論文の初期バージョンをアップロードできるサーバーである arxiv.org の毎日の締め切りのわずか数分前に、チームは 彼らの研究を提出した. 彼らは 13 秒差で XNUMX 位を逃しました。
勝者, ギヨーム・マーラー 英国のダラム大学で、同僚と同じ最初の JWST 画像を分析しました。 「この驚くべきデータを取得して公開することができて、本当にうれしかったです」とマーラーは言いました。 「すぐにできるなら、なぜ待つ必要があるのですか？」
マーラーが言うところの「健全な競争」は、科学者たちが待望の赤外線感知メガ望遠鏡からデータを受け取り始めてから数日後に、JWST からすでに膨大な量の科学がもたらされていることを浮き彫りにしています。
時の夜明け
JWST の高く評価されている機能の 2021 つは、初期の宇宙に時間をさかのぼって、最初の銀河や星のいくつかを見る力です。 1.5 年のクリスマスに打ち上げられ、現在地球から XNUMX 万キロメートル離れたこの望遠鏡は、知られている中で最も遠く、最も古い銀河をすでに発見しています。
200 つのチームが GLASS サーベイのために JWST 観測を別々に分析したときに銀河を発見しました。 科学プログラム 宇宙での望遠鏡の最初の年に予定されています。 両方のチーム、 XNUMXつの主導 by ローハン・ナイドゥ マサチューセッツ州のハーバード・スミソニアン天体物理学センターで、 他の by マルコ・カステラーノ ローマの天文台では、データの中で 400 つの特に離れた銀河を特定しました。13 つは、JWST がビッグバンから 300 億年後に放出した光を検出するほど遠くにありました (ハッブル宇宙望遠鏡でこれまでに観測された最も古い銀河との関係)。もう XNUMX つは GLASS-zXNUMX と呼ばれ、ビッグバンから XNUMX 億年後に出現したと考えられています。 カステラーノ氏は、「これまでに発見された銀河の中で最も遠いものになるでしょう。
どちらの銀河も非常に小さく、おそらく天の川銀河の 100 分の 1 の大きさですが、驚くべき星形成率を示しており、すでに太陽の XNUMX 億倍の質量を含んでいます。 若い銀河の XNUMX つは、円盤状の構造の証拠さえ示しています。 それらの光を分解してそれらの特性を収集するために、さらに研究が行われます。
別の初期宇宙プログラムも「信じられないほど遠い銀河」を発見したと述べた。 レベッカ・ラーソン、テキサス大学オースティン校の天文学者であり、Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) 調査のメンバーです。 調査開始からわずか数週間で、チームは宇宙の最初の 500 億年分の銀河をいくつか発見しましたが、ラーソンと彼女の同僚はまだ正確な調査結果を発表していません。 「想像していたよりも順調で、まだ始まったばかりです」と彼女は言いました。
バイデン大統領が提示し、パスカルとマーラーが研究した銀河団の画像には、より初期の銀河が隠れています。 呼ばれた スマックス 0723、クラスターは非常に重いため、より遠くのオブジェクトの光を曲げて、それらを表示します。 Pascale と Mahler は、画像で拡大された最大 16 個の遠隔銀河を発見しました。 彼らの正確な年齢はまだわかっていません。
望遠鏡は、ビッグバンから 700 億年後の光のしみである、画像内の XNUMX つの遠くの銀河を詳しく調べました。 JWST はその分光器を使って、銀河で重元素、特に酸素を検出しました。 現在、科学者たちは、望遠鏡がさらに初期の銀河に重元素が存在しないことを発見することを望んでいます。これらの銀河には重元素しか含まれていないという証拠です。 種族IIIの星宇宙最初の恒星であり、水素とヘリウムだけでできていたと考えられている。 (これらの星が爆発したときにのみ、酸素などのより重い元素を作り、宇宙に吐き出しました。)
オックスフォード大学の天体物理学者である Andy Bunker は、次のように述べています。 「それは、原始水素とヘリウムから形成された第一世代の星にとって決定的な武器になるかもしれません。 理論的には存在するはずです。 それらが十分に明るいかどうかにかかっています。」
銀河の構造
銀河の構造とその中で星がどのように形成されるかを理解しようとする科学者のために、JWST はすでにインパクトのあるデータを提供しています。
が主導する XNUMX つの観測プログラム ジャニス・リー アリゾナ州の国立科学財団の NOIRLab で、銀河の星形成の若い場所を探します。 リーのチームを代表して、JWST は 24 万光年離れた NGC 7496 と呼ばれる銀河を観測しました。 ハッブルの装置は、これらの領域を取り囲む厚い塵とガスを突き抜けることができませんでした。 しかし、JWST は塵に跳ね返る赤外光を見ることができるため、望遠鏡は、星のスイッチがオンになり、中心部で核融合が発火した瞬間に近づくことができます。 「ほこりは実際に光っています」とリーは言いました。
彼女によると、最も注目すべき点は、NGC 7496 が「ポスターチャイルド銀河ではない」通常の銀河であることです。 しかし、JWST の注意深い監視の下で、それは突然生き返り、星が形成されているチャネルを明らかにします。 「まさに驚異的です」と彼女は言いました。
一方、アリゾナ州のダーク スカイ保護会社ダーク スカイ コンサルティングの天文学者であるジョン バレンタインは、JWST の最初の画像の 2,500 つで、より思いがけない発見をしました。 地球から XNUMX 光年離れた南環星雲の望遠鏡の写真は、驚くべき明瞭さを示しました。 横に、以前は星雲自体の一部と誤認されていた、興味をそそる銀河が真横から見られました (銀河の中心部のバルジを研究するためのユニークな視点)。
「私たちは、探していることさえ知らなかったものを偶然に明らかにする、この非常に敏感なマシンを持っています」と Barentine 氏は言います。 「Webb が撮影するほぼすべての画像で、背景を覗いてみる価値があります。」
星や惑星に目を向ける
私たち自身の太陽系の惑星を含む、より小さなターゲットもJWSTの十字線にあります. 木星が現れた 壮大な方法で 画像の最初のバッチの一部として、わずか 75 秒間の露出でキャプチャされました。
天文学者は、木星の上層大気が下層大気より数百度も高温であることを知っていますが、その理由はわかっていません。 赤外線を検出することで、JWST は加熱された上層大気が輝いているのを見ることができました。 惑星の周りに赤いリングとして表示されます。 レスター大学の惑星科学者である Henrik Melin 氏は、「この層は雲層から数百キロ上にあり、熱くなっているため光っています。 「これまで世界規模でこのような状況は見たことがありません。 それは驚くべきことです。」
メリンのプログラム は、今後数週間で JWST を使用して、この大気加熱の原動力を研究する予定です。
JWST による木星の画像に隠れているのは、木星のオーロラと相互作用している火山の衛星イオです - 惑星の空の低いオーロラに小さな隆起を作り出しています。 この画像は、「磁力線を流れるイオからの物質」を明らかにしていると、メリン氏は述べています。 効果は以前から見られていた、しかし、JWSTは惑星を一目見ただけで簡単に見つけました。
JWST は、他の星系の惑星も探査しています。 望遠鏡はすでに、有名な TRAPPIST-1 システムを覗いています。これは、96 つの地球サイズの世界 (いくつかは潜在的に居住可能) を持つ赤色矮星ですが、データはまだ分析中です。 WASP-3.4 b と呼ばれる「ホット ジュピター」と呼ばれる惑星が、主星の周りを XNUMX 日の狭い軌道で公転しているという初期の観測結果が発表されました。
JWSTは惑星の大気中に水蒸気を発見し、水の証拠を確認した 数日前に報告 by チマ・マクグルーダー ハーバード・スミソニアンセンターと同僚の、地上の望遠鏡を使用した。 しかし、JWST はさらに先に進むことができます。 WASP-96 b の炭素と酸素の比率を観察することで、ホット ジュピターがどのようにして恒星の周りをこれほど近い軌道で周回するのかという謎を解くことができるかもしれません。 酸素が多いということは、ガス巨人が最初に水が凝縮できる星から遠く離れた場所で形成されたことを示唆し、炭素比率が高いということは、それが常に近くにあったことを示唆しています。
一方、JWST は空に一時的な光を発見した可能性があります。これは、トランジェントとして知られる短命のイベントであり、当初はそのように設計されていませんでした。 メリーランド州ボルチモアにある宇宙望遠鏡科学研究所 (JWST の運用センター) の天文学者マイク・エンゲッサーと同僚は、同じ地域のハッブル画像では明らかではない明るい物体に気付きました。 彼らは、それが約 3 億光年離れた超新星、または爆発する星であると考えています。
JWSTは、はるかに遠い超新星も発見できるはずであり、これにより、初期宇宙のプローブとして機能する別の方法が得られます. また、銀河の中心に存在する超大質量ブラック ホールによって引き裂かれている星を見つけることもできます。これは、以前の望遠鏡では見られなかったものです。 「私たちは初めて、これらの非常に深く暗い領域を覗き込むことができるようになるでしょう」と彼は言いました。 オリフォックスは宇宙望遠鏡科学研究所の天文学者で、過渡現象を研究するチームを率いています。
トランジエントは、他の天文現象と同様に、再定義される予定です。 何十年にもわたる計画と建設の後、JWST は空を飛んでいます。 現在の問題は、人間の頭脳によって構築されたという信じられないほど複雑でありながら完璧な機械から降りてくる絶え間ない科学の弾幕と歩調を合わせることです。 「それはうまくいっています、そしてそれは非常識です」とラーソンは言いました。
